JP2012177314A - 内燃機関の排気装置 - Google Patents

内燃機関の排気装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2012177314A
JP2012177314A JP2011039736A JP2011039736A JP2012177314A JP 2012177314 A JP2012177314 A JP 2012177314A JP 2011039736 A JP2011039736 A JP 2011039736A JP 2011039736 A JP2011039736 A JP 2011039736A JP 2012177314 A JP2012177314 A JP 2012177314A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cam
valve
internal combustion
combustion engine
motor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2011039736A
Other languages
English (en)
Inventor
Ichiji Sasaki
一司 佐々木
Shinsuke Miyazaki
真輔 宮崎
Yuichiro Moriya
勇一朗 守谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2011039736A priority Critical patent/JP2012177314A/ja
Priority to DE102011087189A priority patent/DE102011087189A1/de
Priority to US13/308,717 priority patent/US20120145134A1/en
Priority to IT002203A priority patent/ITMI20112203A1/it
Publication of JP2012177314A publication Critical patent/JP2012177314A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/52Systems for actuating EGR valves
    • F02M26/64Systems for actuating EGR valves the EGR valve being operated together with an intake air throttle

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

【課題】 カムプレートの体格を更に小型化(コンパクト化)し、且つカムフレーム5とモータMおよびモータギヤ14との干渉を確実に防止(抑制)することを課題とする。
【解決手段】 バルブモジュールは、最終ギヤ16からモータトルクを受けて第1バルブ1の回転軸11と一体回転するカムプレートと、このカムプレートからモータトルクを受けて第2バルブ2の回転軸12と一体回転するリンクレバー8と、カムプレートのカム溝51内に移動自在に挿入されるピボットピン9と、このピボットピン9に支持されるローラ10とを備えている。カムプレートのカムフレーム5の主要部を構成する外側カム突出片6は、モータMおよびモータギヤ14とオーバーラップするオーバーラップ部全体が削除(除去)されている。
【選択図】 図3

Description

本発明は、内燃機関の排気ガス(排出ガス)を制御する内燃機関の排気装置に関するもので、特に内燃機関の排気ガス(排出ガス)の一部であるEGRガスを排気通路から吸気通路へ再循環(還流)させる排気ガス循環装置(排気ガス還流装置)に係わる。
[従来の技術]
従来より、例えばディーゼルエンジン等の内燃機関(エンジン)の燃焼室より排出される排気ガス中に含まれる有害物質(例えば窒素酸化物:NOx)の低減を図るという目的で、排気ガスの一部であるEGRガスを排気通路から吸気通路へ再循環(還流)させる排気ガス還流管(EGRパイプ)を備えた排気ガス循環装置(EGRシステム)が公知である。このEGRシステムとして、ターボ過給機のタービンよりも上流側の排気通路から排気ガスの一部(EGRガス)を取り出す高圧ループEGRシステムと、ターボ過給機のタービンよりも下流側の排気通路からEGRガスを取り出す低圧ループEGRシステムとを併設する構造が用いられるようになってきている。
1つのエンジンに対して高圧ループEGRシステムと低圧ループEGRシステムとが併設される理由は、高圧ループEGRシステムのみでは高負荷時にターボ過給機の過給による吸入空気圧力の上昇分により十分なEGRガスの流量(EGR量)を確保できない場合があるからである。
エンジンの低中負荷領域では、エキゾーストマニホールド内の排気ガス圧力に比べて、インテークマニホールド内の吸入空気圧力(過給圧)が低く、両マニホールド間の差圧が大きいため、高圧ループEGRシステムで比較的に多くのEGRガスを還流させることができる。しかし、エンジンの高負荷領域では、ターボ過給機の過給のためにインテークマニホールド内の吸入空気圧力が上昇して両マニホールド間の差圧が小さくなるため、高圧ループEGRシステムのみではEGRガスを還流し難くなる。
これに対し、低圧ループEGRシステムは、ターボ過給機の過給による吸入空気圧力の上昇の影響を受けないので、高負荷時においても十分なEGRガスの流量を確保することができる。
ここで、低圧ループEGRシステムは、ターボ過給機のタービンよりも下流側の排気通路からEGRパイプを経由して、ターボ過給機のコンプレッサよりも上流側の吸気通路へEGRガスを還流させるものであるため、少量のEGRガスを還流させる場合には適しているが、多量のEGRガスを還流させる場合には不適であった。このため、低圧ループEGRシステムを使用してEGRガスをエンジンの燃焼室に大量に入れて排気ガス性能を更に改善することができなかった。
そこで、低圧ループEGRシステムにおいて、EGRパイプと吸入空気管との合流部よりも上流側の吸気通路に吸気絞り弁を設け、低圧ループEGRシステムを使用して多量のEGRガスを還流させる運転領域では、吸気絞り弁を閉じて排気通路側と吸気通路側との差圧を大きくすることが考えられる。
なお、EGRパイプ中には、EGRガスの流量を開閉動作により調整するEGR制御弁が設置されている。
以上のように、EGR制御弁と吸気絞り弁を備えた低圧ループEGRシステムでは、EGR制御弁を駆動するアクチュエータと、吸気絞り弁を駆動するアクチュエータとが必要になる。すなわち、アクチュエータが2つ必要となるので、コストを上昇させる要因となっていた。
そこで、EGR制御弁と吸気絞り弁を1つのアクチュエータで駆動するようにした低圧ループEGRシステムが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
この低圧ループEGRシステムは、1つの電動アクチュエータの駆動軸の中間部にEGR制御弁を支持固定し、その駆動軸の先端にカムプレートを連結し、カムプレートのカム溝内にローラを移動自在に挿入し、そのローラを支持する支持ピンを有するアームを設置し、このアームに従動軸を固定し、従動軸で吸気絞り弁を支持固定することで、カムプレート、ローラ、アームを介して、駆動軸と従動軸とを結合させて連動させている。
これにより、動作パターンの異なるEGR制御弁と吸気絞り弁を1つのアクチュエータで駆動している。
[従来の技術の不具合]
ところが、従来の低圧ループEGRシステムにおいては、アームの支持ピンに支持されたローラのカム溝からの脱落を防止するという目的で、カム溝全周を囲う形状となっており、カムプレートの体格が大きいものとなっている。これにより、カムプレートの搭載スペースを確保するために、装置全体の体格が大型化してしまい、自動車等の車両への搭載性が低下するという問題が生じている。
そこで、カムプレートの体格を小型化するという目的で、既に特願2010−274687号(出願日:平成22年12月9日)を出願した。この出願のバルブユニット(比較例1)を図8に示す。
なお、第1バルブ101はEGR制御弁の弁体であり、第2バルブ102は吸気絞り弁の弁体である。
このバルブユニットは、2つの第1、第2バルブ101、102と、バルブハウジング103と、カムプレートと、リンクレバー105と、ピボットピン106と、ローラ107と、電動アクチュエータと、モータハウジングとを備えている。
電動アクチュエータは、2つの第1、第2バルブ101、102の各回転軸111、112を駆動する駆動力を発生するモータ113、およびこのモータ113の回転を2段減速する減速機構(3つのギヤ114〜116)等を有している。ギヤ116は、カムプレートの外周部に固定されている。
バルブハウジング103の内部には、EGRガス導入流路121、吸入空気導入流路122、合流部123および連通流路124が形成されている。
カムプレートは、最終ギヤ116からモータトルクを受けて第1バルブ101の回転軸111と一体回転するカムベース131、モータトルクをリンクレバー105へ伝えるカムフレーム132、およびリンクレバー105を駆動するカム溝133を有している。このカム溝133は、カムフレーム132の内部、つまりカム突出片134、135間に形成されている。
リンクレバー105は、カムフレーム132からモータトルクを受けて第2バルブ102の回転軸112と一体回転する。ピボットピン106は、リンクレバー105に固定されている。ローラ107は、ピボットピン106に回転自在に支持されて、カムフレーム132のカム溝133に沿って案内される。
以上のようなバルブユニット(比較例1)は、特許文献1と異なり、カムプレートのカム溝133からローラ107の脱落に影響のない、カム溝133を形成するカムフレーム132の先端部、つまりカム突出片134、135の開放端部(自由端部)を削除したカムプレート形状となっている。
このように、カムフレーム132のカム突出片134、135の開放端部を削除することで、特許文献1に記載のものと比べてカムプレートの小型化が可能となる。
また、カムプレートの小型化によって、カムプレートと電動アクチュエータとの干渉余裕度が大きくなるので、製品全体の小型化を図ることが可能となる。
[先行の技術の不具合]
しかるに、バルブユニット(比較例1)においては、カムプレートのカムフレーム132の先端部が、モータ113のシャフトに固定されるモータギヤ114に干渉する懸念があり、モータギヤ114の回転軸と中間ギヤ115の回転軸との軸間ピッチを狭めることができない。
これにより、カムプレートとモータギヤ114との干渉の余裕度を上げるために、システム(装置)全体の体格をより大型化する必要がある。
したがって、システム全体の体格の大型化に伴い、バルブユニットの搭載性をより悪化させる要因となっている。
特開2010−190116号公報
本発明の目的は、モータギヤ軸と中間ギヤ軸との軸間ピッチを狭めることで、カム部材の体格を小型化することのできる内燃機関の排気装置を提供することにある。また、カム部材とモータギヤとの干渉を確実に防止することのできる内燃機関の排気装置を提供することにある。さらに、装置全体の体格を小型化することのできる内燃機関の排気装置を提供することにある。
請求項1に記載の発明は、2つの第1、第2流路を1つの流路に合流させる合流部を有するハウジングと、このハウジングの内部に回転自在に収容された2つの第1、第2バルブと、これらの第1、第2バルブを駆動する動力源であるモータ、およびこのモータの出力軸の回転を減速する減速機構を有するアクチュエータと、モータの動力を受けて回転するカム部材と、このカム部材を介してモータの動力を受けて回転するリンク部材とを備えている。
第1バルブは、第1流路を開閉して第1流路を流れる排気ガスまたは吸入空気(の流量)を制御するように構成されている。
第2バルブは、第2流路を開閉して第2流路を流れる吸入空気または排気ガス(の流量)を制御するように構成されている。
アクチュエータの減速機構は、モータの出力軸に一体回転可能に連結されたモータギヤ、このモータギヤと噛み合って回転する中間ギヤ、およびこの中間ギヤと噛み合って回転する最終ギヤを有している。
カム部材は、最終ギヤからモータの動力を受けて第1バルブと一体回転するカムベース、およびモータの動力をリンク部材へ伝えるカムフレームを有している。
カムベースは、最終ギヤと一体回転可能に設置されて、第1バルブを連動可能(例えばカムベースと一体回転可能)となるように連結している。
カムフレームの内部には、カム部材の回転に連動してリンク部材を駆動するカム溝が形成されている。
リンク部材は、カム溝に沿って案内されるローラを有し、第2バルブを連動可能(例えばリンク部材と一体回転可能)となるように連結している。
請求項1に記載の発明によれば、内部にカム溝を形成するカムフレームの、モータおよびモータギヤとオーバラップするオーバーラップ部の中で、少なくとも第2バルブの動作に不要な部分が削除(切除)されている。
これによって、カム部材のカムフレームの中で、モータおよびモータギヤと干渉する可能性が高い部分(カムフレームの回転方向のモータ側部分)を削除(除去)したことにより、従来の技術と比べて、カム部材の体格を小型化でき、且つカム部材とモータおよびモータギヤとの干渉を確実に防止(抑制)することができる。
また、カム部材のカムフレームとモータギヤとの回転軸方向の隙間を拡大することなく、カム部材のカムフレームとモータおよびモータギヤとの干渉の余裕度を向上できる。
また、モータギヤ軸(例えばモータの出力軸)と中間ギヤ軸との軸間ピッチを狭めることができるので、モータの設置位置を適宜変更することができ、且つ装置全体の体格を小型化することができる。これにより、例えば車両に対する装置の搭載性を向上することができる。
請求項2に記載の発明によれば、減速機構に、モータの出力軸(モータギヤ軸)に対して並列配置された中間ギヤ軸を設けている。この中間ギヤ軸の外周には、中間ギヤが回転自在に支持されている。
請求項3に記載の発明によれば、カム部材のカムベースが、カム部材の回転中心部を含んで構成されている。また、カム部材のカムフレームには、カムベースよりも径方向外側で、且つカム溝の形成方向の一端側から他端側へ向かって延びる外側カム突出片、およびカムベースの外周部からカム溝の形成方向の他端側へ向かって延びる内側カム突出片が設けられている。これにより、カム部材の形状を簡素化でき、且つカム部材を小型化できるので、カム部材の製造コストを減少することができる。
請求項4に記載の発明によれば、外側カム突出片とカムベースとの間、および外側カム突出片と内側カム突出片との間には、カム部材の回転に連動してリンク部材を駆動するカム溝が形成されている。また、リンク部材には、カム溝に沿って案内されるローラが設けられている。
これにより、カム溝は、カム部材の回転に連動してリンク部材を回転駆動するように、ローラをカム溝の形成方向に案内(ガイド)するガイド溝として働く。
請求項5に記載の発明によれば、外側カム突出片の、モータおよびモータギヤとオーバラップするオーバーラップ部全体が削除(切除)されている。
請求項6に記載の発明によれば、外側カム突出片および内側カム突出片は、カム溝の形成方向の他端側に、カムフレーム外部に向けて開放された開放端部を有している。
請求項7に記載の発明によれば、外側カム突出片の開放端部の位置が、内側カム突出片の開放端部の位置よりもカム溝の形成方向の一端側寄りに設定されている。
これによって、カム部材のカムフレームの中で、モータおよびモータギヤと干渉する可能性が高い部分(外側カム突出片の回転方向のモータ側部分)を削除(除去)したことにより、従来の技術と比べて、カム部材の体格を小型化でき、且つカム部材とモータおよびモータギヤとの干渉を確実に防止(抑制)することができる。
また、カムフレームの外側カム突出片とモータギヤとの回転軸方向の隙間を拡大することなく、カムフレームの外側カム突出片とモータおよびモータギヤとの干渉の余裕度を向上できる。
また、モータギヤ軸(例えばモータの出力軸)と中間ギヤ軸との軸間ピッチを狭めることができるので、モータの設置位置を適宜変更する(例えば現状の搭載位置からカム溝の形成方向の一端側へオフセットした場所へ搭載位置を移す)ことができ、且つ装置全体の体格を小型化することができる。これにより、例えば車両に対する装置の搭載性を向上することができる。
請求項8に記載の発明によれば、外側カム突出片の開放端部および内側カム突出片の開放端部は、第2バルブの全閉位置側で開放されている。
ところで、2つの第1、第2バルブを内燃機関に連通する流路を開閉する吸気制御弁の弁体や排気制御弁の弁体として使用した場合、内燃機関の振動、内燃機関の吸気脈動圧または排気脈動圧の影響により、第2バルブが回転方向に動く(バタ付く)可能性がある。なお、外側カム突出片の開放端部および内側カム突出片の開放端部は、第2バルブの全閉位置側で開放されている場合、第2バルブがバタ付くと、リンク部材のローラが、カムフレームのカム溝から脱落する可能性がある。
そこで、請求項9に記載の発明によれば、第2バルブを全閉位置で保持するバルブ保持手段を設けたことにより、例えば内燃機関の振動、内燃機関の吸気脈動圧または排気脈動圧に対して第2バルブがバタ付くのを防止できる。これにより、リンク部材のローラが、カムフレームのカム溝からの脱落を防止することができる。
請求項10に記載の発明によれば、カム溝は、曲率半径と曲率中心が異なる複数の円弧溝を組み合わせることで、カム部材の回転に対応して第1バルブと異なる動作パターンで第2バルブを回転駆動可能となるように形成されている。この場合、モータの動力をカム部材に伝えると、2つの第1、第2バルブが互いに独立して開閉動作する。
請求項11に記載の発明によれば、カム溝は、第2バルブの動作パターンに対応した形状のカムプロフィールを備えている。この場合、モータの動力をカム部材に伝えると、2つの第1、第2バルブが互いに独立して開閉動作する。
請求項12に記載の発明によれば、リンク部材は、ローラを介して、カム部材のカムベースからモータの動力を受ける支軸を有している。この支軸は、カム溝内に移動可能に挿入されている。
請求項13に記載の発明によれば、内燃機関の排気装置を、内燃機関の排気ガスを吸入空気と混入して内燃機関へ還流させる排気ガス循環装置に適用している。
排気ガス循環装置(低圧ループEGRシステム)のバルブモジュールを示した断面図である(実施例1)。 バルブモジュールを示した説明図である(実施例1)。 バルブモジュールを示した説明図である(実施例1)。 バルブモジュールを示した説明図である(実施例1)。 バルブモジュールを示した説明図である(実施例1)。 バルブモジュールを示した説明図である(実施例1)。 バルブモジュールを示した説明図である(実施例2)。 排気ガス循環装置(低圧ループEGRシステム)のバルブユニットを示した説明図である(比較例1)。
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
本発明は、モータギヤ軸と中間ギヤ軸との軸間ピッチを狭めることで、カム部材の体格を小型化し、カム部材とモータギヤとの干渉を確実に防止し、装置全体の体格を小型化するという目的を、内部にカム溝を形成するカムフレームの、モータおよびモータギヤとオーバラップするオーバーラップ部の中で、少なくとも第2バルブの動作に不要な部分を削除(切除)することで実現(構成)した。
[実施例1の構成]
図1ないし図6は本発明の実施例1を示したもので、図1は排気ガス循環装置(低圧ループEGRシステム)のバルブモジュールを示した図で、図2および図3は低圧EGR制御弁を全閉し、吸気絞り弁を全開した状態を示した図で、図4および図5は低圧EGR制御弁を全開し、吸気絞り弁を全閉した状態を示した図である。
本実施例の内燃機関の制御装置(エンジン制御システム)は、複数の気筒を有する内燃機関(エンジン)の排気ガスの一部であるEGRガスを各気筒毎の燃焼室へ再循環(還流)させる排気ガス循環装置(内燃機関の排気装置、EGRシステム)を備えている。
ここで、エンジンとして、燃料が直接燃焼室内に噴射供給される直接噴射式のディーゼルエンジンが採用されている。
エンジンの各気筒毎の燃焼室には、吸気ポートおよび排気ポートがそれぞれ連通している。また、エンジンの各気筒には、インテークマニホールドおよびエキゾーストマニホールドが接続されている。また、エンジンの各気筒には、燃焼室内に燃料を噴射供給するインジェクタが搭載されている。
インテークマニホールドに接続される吸気管には、エアクリーナ、吸気絞り弁、ターボチャージャのコンプレッサ、インタークーラ、スロットル弁が設置されている。また、インテークマニホールドおよび吸気管の内部には、エンジンの吸気ポートに連通する吸気通路が形成されている。
エキゾーストマニホールドに接続される排気管には、ターボチャージャのタービン、排気浄化装置が設置されている。また、エキゾーストマニホールドおよび排気管の内部には、エンジンの排気ポートに連通する排気通路が形成されている。
タービンよりも上流側の排気通路とインタークーラよりも下流側の吸気通路とは、EGRガスパイプにより接続されている。このEGRガスパイプの内部には、エンジンの排気ガスの一部であるEGRガスを排気通路から吸気通路へ再循環(還流)させるためのEGRガス流路が形成されている。EGRガスパイプには、EGRガス流路を流れるEGRガスの流量を開閉動作により制御するためのEGRガス流量制御弁(以下高圧EGR制御弁と言う)が設置されている。なお、以上のように、EGRガスの取り出し口がターボチャージャのタービンよりも上流側にある排気ガス循環装置(EGR装置)を「高圧ループ(HPL)EGRシステム」と呼ぶ。
タービンまたは排気浄化装置よりも下流側の排気通路とコンプレッサよりも上流側の吸気通路とは、EGRガスパイプにより接続されている。このEGRガスパイプの内部には、EGRガスを排気通路から吸気通路へ再循環(還流)させるためのEGRガス流路が形成されている。EGRガスパイプには、EGRガス流路を流れるEGRガスの流量を開閉動作により制御するためのEGRガス流量制御弁(以下低圧EGR制御弁と言う)が設置されている。なお、以上のように、EGRガスの取り出し口がターボチャージャのタービンよりも下流側にある排気ガス循環装置(EGR装置)を「低圧ループ(LPL)EGRシステム」と呼ぶ。
本実施例のエンジン制御システムは、高圧ループEGRシステムと低圧ループEGRシステムとを併設したEGRシステムと、このEGRシステムを制御するエンジン制御ユニット(電子制御装置:以下ECUと呼ぶ)とを備え、エンジンの各気筒毎の燃焼室より排出される排気ガスを制御する内燃機関の排気制御装置として使用される。
ここで、低圧ループEGRシステムには、吸気管の途中、つまりEGRガスパイプとの接続部にバルブモジュールが組み込まれている。このバルブモジュールは、第1制御弁(排気ガス制御弁)の弁体である第1バルブ1と第2制御弁(吸気絞り弁)の弁体である第2バルブ2とを1つのバルブハウジング3に搭載したEGRバルブモジュールである。
低圧ループEGRシステムに使用されるバルブモジュールは、2つの第1、第2バルブ1、2と、これらの第1、第2バルブ1、2を開閉自在に収容するバルブハウジング(インテークダクト)3と、動力源であるモータMを有する電動アクチュエータと、モータMの駆動力(トルク)を受けて回転するプレート状のカム部材(カムプレート)と、このカムプレート(カムベース4、カムフレーム5(外側、内側カム突出片6、7))からモータMのトルクを受けて回転するプレート状のリンク部材(リンクアーム:以下リンクレバーと呼ぶ)8とを備えている。
リンクレバー8の入力部には、円柱状のピボットピン9が固定されている。ピボットピン9の外周には、円筒状のカムフォロワ(以下ローラと呼ぶ)10が回転自在に支持されている。
電動アクチュエータは、2つの第1、第2バルブ1、2の各シャフト(回転軸11、12)を回転駆動する駆動力(トルク)を発生するモータM、このモータMのモータシャフト(出力軸)の回転をカムプレートに伝達する動力伝達機構(3つの減速ギヤ14〜16により構成される減速機構)、第1バルブ1を閉弁方向に付勢するコイルスプリング18、および第2バルブ2を開弁方向に付勢するコイルスプリング19を有している。
バルブハウジング3には、2つの第1、第2導入流路21、22、合流部23および1つの連通流路24が形成されている。このバルブハウジング3には、内部に第1軸受け孔が形成された円筒状の第1軸受け保持部(ベアリングホルダ)25、および内部に第2軸受け孔が形成された円筒状の第2軸受け保持部(ベアリングホルダ)26が一体的に設けられている。
バルブハウジング3の内部には、第1導入流路21を流れるEGRガスの流量を開閉動作により制御する低圧EGR制御弁が搭載されている。この低圧EGR制御弁は、第1導入流路21を開閉する第1バルブ1、およびこの第1バルブ1を連動可能に連結する回転軸11等により構成されている。
第1バルブ1は、例えば耐熱アルミニウム合金や耐熱鋼等の耐熱性金属により形成されている。この第1バルブ1は、第1導入流路21の内部に回転自在に収容される円板状の第1バルブ本体である。また、第1バルブ1は、全閉位置から全開位置に至るまでの動作可能範囲で回転動作(開閉動作)されることで、エンジンの各気筒毎の燃焼室に供給する吸入空気の全流量に対するEGRガス量の比率であるEGR率を可変制御する機能を有している。
なお、第1バルブ1は、回転軸11のバルブ保持部に溶接固定されている。
第1バルブ1の外周端面には、シールリング27を保持する円環状のシールリング溝28が円周方向に連続して形成されている。シールリング27は、耐熱性金属により円環形状またはC字形状に形成されており、その外周側部が第1バルブ1の外周端面より半径方向外側に突出した状態で、内周側部がシールリング溝28内を半径方向、軸線方向および円周方向に移動できるようにシールリング溝28の内部に嵌め込まれて保持されている。 なお、シールリング27は、バルブハウジング3のノズル嵌合部に嵌合された円筒状のノズル29の内周面に摺接する。
第1バルブ1の回転軸11は、第1バルブ1と同様に耐熱性金属により形成されている。この回転軸11は、第1バルブ1を支持固定する第1シャフトである。また、回転軸11は、第1軸受け部材(オイルシール31、ブッシュ32、ベアリング33等)を介して、バルブハウジング3の第1軸受け孔に回転自在に支持されている。この回転軸11の中心軸線は、第1バルブ1の回転中心を構成し、且つカムプレートの回転中心を構成している。
バルブハウジング3の内部には、第2導入流路22を流れる吸入空気の流量を開閉動作により制御する吸気絞り弁が搭載されている。この吸気絞り弁は、第2導入流路22を開閉する第2バルブ2、およびこの第2バルブ2を連動可能に連結する回転軸12等により構成されている。
第2バルブ2は、第1バルブ1と同様な耐熱性金属または耐熱性合成樹脂により形成されている。この第2バルブ2は、第2導入流路22および合流部23の内部に回転自在に収容される円板状の第2バルブ本体である。また、第2バルブ2は、全開位置から全閉位置に至るまでの動作可能範囲で回転動作(開閉動作)されることで、合流部23に所定の負圧を発生させる機能を有している。
なお、第2バルブ2は、回転軸12のバルブ保持部に形成されたバルブ挿入孔内に差し込まれた状態で、回転軸12のバルブ保持部に締結ネジにより締結固定されている。
第2バルブ2の回転軸12は、第2バルブ2と同様に耐熱性金属または耐熱性合成樹脂により形成されている。この回転軸12は、第2軸受け部材(オイルシール34、ブッシュ35、ベアリング36等)を介して、バルブハウジング3の第2軸受け孔に回転自在に支持されている。回転軸12の中心軸線は、第2バルブ2の回転中心を構成し、且つリンクレバー8の回転中心を構成している。
バルブハウジング3は、例えば耐熱アルミニウム合金や耐熱鋼等の耐熱性金属により形成されている。このバルブハウジング3は、内部をEGRガスが流れる第1導入流路21、内部を吸入空気が流れる第2導入流路22、および2つの第1、第2導入流路21、22を1つの連通流路24に合流させる合流部23を有している。
第1導入流路21は、内部をEGRガスが流れるEGRガス導入流路(第1流路)である。この第1導入流路21は、EGRガスパイプ内に形成されるEGRガス流路を介して、ターボチャージャのタービンまたは排気浄化装置よりも下流側の排気通路に連通している。バルブハウジング3の上流端、つまり第1導入流路21の排気流方向の上流端には、EGRガスパイプからバルブハウジング3内にEGRガスを導入するためのEGRガス(排気)導入ポート(第1ポート)が形成されている。
第2導入流路22は、内部を吸入空気が流れる吸入空気導入流路(第2流路)である。この第2導入流路22は、エアクリーナ側の吸気管内に形成される吸気通路を介して、エアクリーナに連通している。バルブハウジング3の上流端、つまり第2導入流路22の吸気流方向の上流端には、エアクリーナ側の吸気管からバルブハウジング3内に吸入空気を導入するための吸入空気(吸気)導入ポート(第2ポート)が形成されている。
連通流路24は、内部を吸入空気とEGRガスとの混合ガスあるいは吸入空気が流れる混合ガス導出流路(第3流路)である。この連通流路24は、エンジン側の吸気管内に形成される吸気通路を介して、ターボチャージャのコンプレッサに連通している。バルブハウジング3の下流端、つまり連通流路24の吸気流方向の下流端には、バルブハウジング3からエンジン側の吸気管内に混合ガスまたは吸入空気を導出するための混合ガス導出ポート(第3ポート)が形成されている。
第1軸受け保持部25は、オイルシール31、ブッシュ32、ベアリング33の周囲を円周方向に取り囲むように設置されている。この第1軸受け保持部25の内部には、低圧EGR制御弁の回転軸方向に延びる第1軸受け孔が形成されている。
第2軸受け保持部26は、オイルシール34、ブッシュ35、ベアリング36の周囲を円周方向に取り囲むように設置されている。この第2軸受け保持部26の内部には、吸気絞り弁の回転軸方向に延びる第2軸受け孔が形成されている。
電動アクチュエータは、カムプレート、リンクレバー8を介して、2つの第1、第2バルブ1、2の各回転軸11、12を駆動するバルブ駆動装置であって、2つの第1、第2バルブ1、2の開閉制御を行う。
電動アクチュエータは、図1ないし図5に示したように、動力源であるモータMと、このモータMのモータシャフトの回転を2段減速する減速機構と、2つの第1、第2バルブ1、2を閉弁方向、開弁方向に付勢するコイルスプリング18、19とを備えている。
ここで、電動アクチュエータのアクチュエータケースは、モータMおよび減速機構を収容するモータハウジング37と、このモータハウジング37の開口部を塞ぐカバー(蓋体)38とによって構成されている。モータハウジング37は、バルブハウジング3の外壁面に一体的に取り付けられている。あるいはバルブハウジング3の外壁部に一体形成されている。
モータMは、電力の供給を受けてトルクを発生する。このモータMは、モータハウジング37のモータ収容空間内に収容保持されている。そして、モータMは、ECUによって電子制御されるモータ駆動回路を介して、自動車等の車両に搭載されたバッテリに電気的に接続されている。
減速機構は、モータMのモータシャフトに一体回転可能に連結されたピニオンギヤ(モータギヤ)14、このモータギヤ14と噛み合って回転する中間ギヤ15、およびこの中間ギヤ15と噛み合って回転する最終ギヤ16等によって構成されている。
また、減速機構は、2つの第1、第2バルブ1、2の各回転軸11、12およびモータMのモータシャフトに対して並列配置された中間ギヤ軸(支持軸:以下中間ギヤシャフトと言う)17を備えている。そして、3つの減速ギヤ14〜16は、モータハウジング37のギヤ収容空間内において回転自在に収容されている。
モータギヤ14は、モータシャフトの外周に圧入固定されている。このモータギヤ14の外周には、中間ギヤ15と噛み合う複数の凸状歯(ピニオンギヤ部)39が円周方向全体に形成されている。
中間ギヤ15は、中間ギヤシャフト17の外周に回転自在に嵌め合わされている。この中間ギヤ15は、中間ギヤシャフト17の周囲を円周方向に取り囲むように設置された円筒部を有している。この円筒部の外周には、円環状の最大外径部(径大部)が一体的に形成されている。
中間ギヤ15の径大部の外周には、モータギヤ14の凸状歯39と噛み合う複数の凸状歯(大径ギヤ部)41が円周方向全体に形成されている。また、円筒部(径小部)の外周には、最終ギヤ16と噛み合う複数の凸状歯(小径ギヤ部)42が円周方向全体に形成されている。
最終ギヤ16は、所定の回転角度分だけ扇状に形成されている。この最終ギヤ16には、中間ギヤ15の凸状歯42と噛み合う複数の凸状歯(扇状の大径ギヤ部)43が形成されている。なお、最終ギヤ16は、カムプレートの外周部に嵌合する円弧状のカム保持部44を有している。つまり最終ギヤ16は、カムプレートの外周部に一体的に設けられている。
中間ギヤシャフト17は、モータハウジング37の嵌合孔に打ち込まれてモータハウジング37の嵌合部に圧入固定されている。この中間ギヤシャフト17の中心軸線は、中間ギヤ15の回転中心を構成している。
コイルスプリング18は、バルブハウジング3の第1軸受け保持部(円筒部)25の外周および最終ギヤ16(またはカムプレート)に一体形成された円筒部45の外周に螺旋状に巻装されている。
コイルスプリング19は、バルブハウジング3の第2軸受け保持部(円筒部)26の外周およびリンクレバー8に一体形成された円筒部46の外周に螺旋状に巻装されている。
カムプレートは、金属または合成樹脂によって所定の形状に形成されており、バルブハウジング3の外部に露出して配置され、且つ減速機構と同様に、モータハウジング37のギヤ収容空間内において回転自在に収容されている。このカムプレートは、電動アクチュエータの駆動力を受けると回転軸11を中心に回転するように構成されている。
カムプレートは、上述した最終ギヤ16と、この最終ギヤ16からモータトルクを受けて第1バルブ1の回転軸11と一体回転するカムベース4、およびモータトルクをリンクレバー8へ伝えるカムフレーム5を有している。
カムプレートのカムベース4には、最終ギヤ16からモータトルクを受ける入力部、およびカムプレートの回転に同期して第1バルブ1の回転軸11を回転駆動する第1出力部(第1駆動部)が設けられている。カムベース4の入力部は、最終ギヤ16のカム保持部44に一体的に固定されている。あるいは最終ギヤ16の内周部にカムプレートが一体形成されている。
また、カムベース4の第1出力部には、第1バルブ1の回転軸11が嵌合する嵌合孔49が形成されている。これにより、第1バルブ1の回転軸11が、カムプレートの第1出力部に一体回転可能に連結される。
カムプレートのカムフレーム5には、カムプレートの回転に連動して第2バルブ2の回転軸12を回転駆動する第2出力部(第2駆動部)が設けられている。このカムフレーム5の第2出力部には、カムプレートの回転に連動してリンクレバー8を駆動するカム溝51が形成されている。
カム溝51は、互いに曲率半径と曲率中心とが異なる複数(2つ)の円弧溝52、53を組み合わせることで、カムプレートの回転に対応して第1バルブ1と異なる動作パターンで第2バルブ2の回転軸12を回転駆動可能となるように形成されている。このカム溝51の溝幅方向の両側面には、第1バルブ1と異なる第2バルブ2の動作パターンに対応した形状のカムプロフィールが設けられている。
ここで、カムフレーム5の第2出力部には、カムベース4の外周部から外部へ突出するように外側、内側カム突出片6、7が一体的に設けられている。
カム溝51は、カムフレーム5の内部、カムベース4と外側カム突出片6との間および外側、内側カム突出片6、7間に形成されている。このカム溝51は、カムプレートの回転に連動してリンクレバー8を回転駆動するように、ピボットピン9およびローラ10をカム溝51の形成方向に案内(ガイド)するガイド溝である。
カム溝51の円弧溝52は、カムプレートの回転中心を曲率中心とし、所定の曲率半径を有している。また、カム溝51の円弧溝53は、カムプレートの回転中心と異なる部位を曲率中心とし、円弧溝52よりも小さい曲率半径を有している。
円弧溝52は、カムプレートの回転角度が、最小値(例えば0°)から中間値(例えば50°)まで変化する間、第1バルブ1の開閉状態に関わらず、第2バルブ2を全開位置に固定することで、2つの第1、第2バルブ1、2が連動しない非連動区間(カム溝51における非連動区間)を表す。なお、円弧溝52の溝側面は、カムベース4の外側面に形成されている。
円弧溝53は、カムプレートの回転角度が、中間値(例えば50°)から最大値(例えば90°)まで変化する間、第1バルブ1の開弁動作に対して第2バルブ2を閉弁動作させるように、2つの第1、第2バルブ1、2を連動させる連動区間(カム溝51における連動区間)を表す。なお、円弧溝52、53の溝側面は、外側カム突出片6の内側面に形成されている。また、円弧溝53の溝側面は、内側カム突出片7の外側面に形成されている。
外側カム突出片6は、カムベース4の外周部よりも半径方向外側で、且つカム溝51の形成方向の一端側(第2バルブ全開側)から他端側(第2バルブ全閉側)へ向かって湾曲しながら延長されている。
内側カム突出片7は、カムベース4の外周部からカム溝51の形成方向の他端側(第2バルブ全閉側)へ向かって第2バルブ全閉側へ向かって延長されている。
カム溝51の形成方向の第2バルブ全開側(一端側)端には、カムベース4と外側カム突出片6とを半円状に連結して、ピボットピン9およびローラ10のこれ以上の第2バルブ全開側への移動を規制する連結部54が設けられている。
カム溝51の円弧溝53の形成方向の第2バルブ全閉側(他端側)端には、カムプレートの外部に向けて開放された開放端部(カムプレートの外側、内側カム突出片6、7の開放端部)61、62が設けられている。つまり外側カム突出片6の開放端部61および内側カム突出片7の開放端部62は、カム溝51の形成方向の第2バルブ全閉側(他端側)で開放されている。
外側カム突出片6の開放端部61の位置は、内側カム突出片7の開放端部62の位置よりも所定の距離分だけ、カム溝51の形成方向の第2バルブ全開側(一端側)寄りに設定されている。
なお、カムプレートのカムフレーム5の外側、内側カム突出片6、7には、カムプレートのカムフレーム端面(開放端部61、62)で開口したカム溝開口部63が形成されている。
ここで、カムプレートの体格を図8の比較例1よりも更に小型化し、且つカムプレートのカムフレーム5は、カムプレートとモータギヤ14との干渉を確実に防止(抑制)するという目的で、モータMおよびモータギヤ14とオーバーラップするオーバーラップ部の中で、少なくとも第2バルブ2の開閉動作に不要な部分が削除(除去)されている。特にカムフレーム5の主要部を構成する外側カム突出片6は、カムフレーム5とモータMおよびモータギヤ14との干渉を確実に防止(抑制)するという目的で、モータMおよびモータギヤ14とオーバーラップするオーバーラップ部全体が削除(除去)されている。
また、カムフレーム5の外側カム突出片6における、ローラ10の移動範囲の一方側の限界位置(第2バルブ2の全閉位置)から開放端部61の端面までの距離は、ローラ10のカム溝51からの脱落を回避可能な余裕代を考慮したものとなっている。つまりカム溝51の形成方向のサイズは、ローラ10の全移動範囲(第1バルブ1の全閉位置で、且つ第2バルブ2の全開位置から第1バルブ1の全開位置で、且つ第2バルブ2の全閉位置までの円弧溝52、53の中心軸線距離)に余裕代を加えたものとなっている。
リンクレバー8は、金属または合成樹脂によって所定の形状に形成されており、バルブハウジング3の外部に露出して配置され、且つ減速機構と同様に、モータハウジング37のギヤ収容空間内において回転自在に収容されている。リンクレバー8の一端部には、カムプレートから電動アクチュエータのモータMのトルクを受ける入力部が設けられている。また、リンクレバー8の回転中心部には、カムプレートの回転に連動して第2バルブ2の回転軸12を回転駆動する出力部が設けられている。
リンクレバー8の入力部には、ピボットピン9が嵌合する嵌合孔71が形成されている。
リンクレバー8の出力部には、回転軸12が嵌合する嵌合孔72が形成されている。これにより、第2バルブ2の回転軸12が、リンクレバー8の出力部に一体回転可能に連結される。
ピボットピン9およびローラ10は、カムプレートのカム溝51の円弧溝52、53内に移動自在に挿入(係合)されている。これらのピボットピン9およびローラ10は、カムプレートのカム溝51の円弧溝52、53の溝側面(カムプロフィール)に沿ってカム溝51の形成方向に案内される。
ピボットピン9は、金属によって所定の形状に形成されており、リンクレバー8の嵌合孔71に打ち込まれてリンクレバー8の入力部に圧入固定されている。このピボットピン9の中心軸線は、ローラ10の回転中心を構成している。
ローラ10は、金属によって円筒形状に形成されており、ピボットピン9の外周に回転自在に嵌め合わされている。このローラ10は、ピボットピン9の周囲を円周方向に取り囲むように円筒部を有している。
[実施例1の作用]
次に、本実施例の低圧ループEGRシステムに組み込まれるバルブモジュールの作動を図1ないし図5に基づいて簡単に説明する。
本実施例の電動アクチュエータのモータMは、ECUによって通電制御されるように構成されている。
ここで、モータMへの電力供給が成されていない場合には、コイルスプリング18の付勢力(スプリング力)によって第1導入流路21を全閉する全閉姿勢となるように第1バルブ1の開度が設定される。つまり第1バルブ1が全閉状態となっており、第1導入流路21が閉鎖される。
このとき、コイルスプリング19の付勢力(スプリング力)によって第2導入流路22および合流部23を全開する全開姿勢となるように第2バルブ2の開度が設定される。つまり第2バルブ2が全開状態となっており、第2導入流路22および合流部23が開放される。
これにより、EGRガスが新気(エアクリーナで濾過された清浄な吸入空気)に混入しない。
次に、第1バルブ1を全閉開度から中間開度までの範囲内で開弁作動させる場合には、エンジンの運転状況(運転状態)に対応して第1バルブ1の開閉制御を実施すると共に、第2バルブ2の全開状態を維持するため、カムプレートの回転角度が最小値(例えば0°)から中間値(例えば50°)までの範囲内の所定値となるように、電動アクチュエータのモータMへの電力供給を制御する。
これによって、モータMのモータシャフトが全開方向に回転する。これにより、モータMのトルク(モータトルク)が、モータギヤ14、中間ギヤ15および最終ギヤ16に伝達される。そして、最終ギヤ16からモータトルクが伝達されたカムプレートが、最終ギヤ16の回転に伴って所定の回転角度(最終ギヤ16の作動角度と等しい回転角度)だけ開弁方向に回転する。
このとき、カムプレートが所定の回転角度だけ回転軸11を中心にして回転しても、カムプレートのカム溝51の円弧溝52が回転軸11を曲率中心とする曲率半径を有するものであるため、カムプレートのカム溝51の円弧溝52の溝側面からリンクレバー8の入力部に固定されたピボットピン9およびローラ10へはモータトルクが伝わらず、ピボットピン9およびローラ10の位置は変わらない。これにより、カムプレートが回転し、ピボットピン9およびローラ10がカム溝51の第1バルブ全閉位置から第1バルブ中間位置まで移動してもリンクレバー8が回転軸12を中心にして回転しないので、第2バルブ2の開度は変化しない。
これによって、カムプレートの回転角度が最小値から中間値までの範囲内の所定値(所定の回転角度)に変更され、リンクレバー8の回転角度は第2バルブ2の全開状態を維持する角度に止まるため、第1バルブ1がエンジンの運転状況に対応した開度分だけ開き、第2バルブ2は全開状態を継続する。これにより、2つの第1、第2導入流路21、22は開放される。
したがって、ターボチャージャのタービンまたは排気浄化装置よりも下流側の排気通路からEGRガス流路に取り込まれたEGRガスは、バルブハウジング3のEGRガス導入ポートから流入し、バルブハウジング3の第1導入流路21を通ってバルブハウジング3の合流部23に導入される。
一方、エアクリーナで濾過された吸入空気は、バルブハウジング3の吸入空気導入ポートから流入し、バルブハウジング3の第2導入流路22を通ってバルブハウジング3の合流部23に導入される。
そして、合流部23および連通流路24内でEGRガスと吸入空気とが混合されて混合ガスとなり、エンジン側の吸気管およびインテークマニホールド内に形成される吸気通路を通って、エンジンの各気筒毎の吸気ポートに流入し、各吸気ポートからエンジンの各気筒毎の燃焼室に導入される。
これによって、エンジンの排気ガス中に含まれる有害物質(例えばNOx)の低減が図られる。
次に、第1バルブ1を中間開度から全開開度までの範囲内で開弁作動させる場合には、エンジンの運転状況に対応して2つの第1、第2バルブ1、2の開閉制御を実施するため、カムプレートの回転角度が中間値から最大値(例えば90°)までの範囲内の所定値となるように、電動アクチュエータのモータMへの電力供給を制御する。
これによって、モータMのモータシャフトがさらに全開方向に回転する。これにより、モータトルクが、モータギヤ14、中間ギヤ15および最終ギヤ16に伝達される。そして、最終ギヤ16からモータトルクが伝達されたカムプレートが、最終ギヤ16の回転に伴って所定の回転角度だけさらに開弁方向に回転する。
すると、リンクレバー8のピボットピン9およびローラ10が、カムプレートのカム溝51の円弧溝52から円弧溝53へ侵入し、ピボットピン9およびローラ10がカム溝51の円弧溝53の溝側面を転動(係合)しながら、カム溝51の第1バルブ中間位置から第1バルブ全開位置までの範囲で移動する。これにより、カムプレートのカム溝51の円弧溝53の溝側面からリンクレバー8のピボットピン9およびローラ10へモータトルクが伝わり、リンクレバー8が回転軸12を中心にして閉弁方向に回転する。
すると、カムプレートおよび回転軸11の回転に伴って第1バルブ1が回転軸11を中心にして全開方向に回転するのとは逆に、回転軸12の回転に伴って第2バルブ2が回転軸12を中心にして閉弁方向に回転する。
これによって、カムプレートの回転角度が中間値から最大値までの範囲内の所定値(所定の回転角度)に変更され、リンクレバー8の回転角度が第2バルブ全開位置から第2バルブ全閉位置までの範囲内の所定値(所定の回転角度)に変更されるため、第1バルブ1がエンジンの運転状況に対応した開度分だけ開き、第2バルブ2がエンジンの運転状況に対応した開度分だけ閉じる。これにより、第1導入流路21は開放され、第2導入流路22はその流路断面積が絞られる。
したがって、低圧ループEGRシステムを使用して多量のEGRガスを還流させる運転領域では、第1バルブ1を開き、第2バルブ2を閉じて、排気通路側と吸気通路側との差圧を大きくすることができるので、低圧ループEGRシステムを使用して多量のEGRガスをエンジンの各気筒毎の吸気ポートおよび燃焼室へ還流することができる。
[実施例1の特徴]
以上のように、本実施例の低圧ループEGRシステムに使用されるバルブモジュールは、カムプレートの体格を小型化(コンパクト化)して、リンクレバー8に固定されたピボットピン9に支持されるローラ10を案内するカム溝51を有するカムプレートと、モータMおよびモータギヤ14との干渉を防止するという目的で、低圧EGR制御弁の弁体である第1バルブ1と、吸気絞り弁の弁体である第2バルブ2と、2つの第1、第2バルブ1、2を搭載したバルブハウジング3と、最終ギヤ16からモータトルクを受けて第1バルブ1の回転軸11と一体回転するカムプレートと、このカムプレートからモータトルクを受けて第2バルブ2の回転軸12と一体回転するリンクレバー8と、カムプレートのカム溝51内に移動自在に挿入されるピボットピン9と、このピボットピン9に支持されるローラ10とを備えている。
そして、カムプレートの体格を図8の比較例1よりも更に小型化(コンパクト化)し、且つカムプレートとモータギヤ14との干渉を確実に防止(抑制)するという目的で、カムプレートのカムフレーム5における、モータMおよびモータギヤ14とオーバーラップするオーバーラップ部の中で、少なくとも第2バルブ2の開閉動作に不要な部分が削除(除去)されている。特にカムフレーム5の主要部を構成する外側カム突出片6は、カムフレーム5とモータMおよびモータギヤ14との干渉を確実に防止(抑制)するという目的で、モータMおよびモータギヤ14とオーバーラップするオーバーラップ部全体が削除(除去)されている。
これによって、カムプレートのカムフレーム5の中で、モータMおよびモータギヤ14と干渉する可能性が高い部分(カムフレーム5の回転方向のモータ側部分)を削除(除去)したことにより、従来の技術および比較例1と比べて、カムプレートの体格を小型化でき、且つカムプレートとモータMおよびモータギヤ14との干渉を確実に防止(抑制)することができる。
また、カムプレートのカムフレーム5とモータギヤ14との回転軸方向の隙間を拡大することなく、カムフレーム5とモータMおよびモータギヤ14との干渉の余裕度を向上できる。
また、モータギヤ14のモータギヤ軸であるモータシャフトと中間ギヤ15の中間ギヤ軸である中間ギヤシャフト17との軸間ピッチを狭めることができるので、モータMの設置位置を適宜変更することができる。例えば現状の搭載位置(図2〜5参照)からカム溝51の形成方向の一端側へオフセットした場所へ搭載位置を移すことができる(図6参照)。したがって、装置全体の体格を小型化することができるので、バルブモジュール全体の体格を小型化することができる。これにより、例えば自動車等の車両のエンジンルームに対するバルブモジュールの搭載性を向上することができる。
図7は本発明の実施例2を示したもので、低圧EGR制御弁の全閉時におけるカムプレートとリンクレバーの動作状態を示した図である。
本実施例の低圧ループEGRシステムに使用されるバルブモジュールは、実施例1と同様に、エンジンの燃焼室に連通する流路(2つの第1、第2導入流路21、22)を開閉する2つの第1、第2バルブ1、2と、これらの第1、第2バルブ1、2を搭載したバルブハウジング3と、第1バルブ1の回転軸11を駆動するカムプレートと、第2バルブ2の回転軸12を駆動するリンクレバー8と、カムプレート、リンクレバー8、ローラ10等を介して、2つの第1、第2バルブ1、2を開閉動作させる電動アクチュエータとを備えている。
そして、電動アクチュエータのモータMは、ECUによって通電制御されるように構成されている。
ところで、第1バルブ1を低圧EGR制御弁の弁体として使用し、第2バルブ2を吸気絞り弁の弁体として使用した場合、エンジン振動、エンジンからの吸気脈動圧(または排気脈動圧)の影響により、第2バルブ2が回転方向に動く(バタ付く)可能性がある。
この場合、外側カム突出片6の開放端部61および内側カム突出片7の開放端部62が、カム溝51の形成方向の他端側(第2バルブ2の全閉位置側)で開放されている場合、図5に示したように、第1バルブ1が全開位置に回転駆動され、第2バルブ2が全閉開位置に回転駆動されている時に、第2バルブ2がエンジン振動や、吸気バルブ(または排気バルブ)の開閉に伴って発生する吸気脈動圧(または排気脈動圧)の影響によりバタ付くと、リンクレバー8に固定されたピボットピン9の外周に嵌合するローラ10が、カムプレートのカムフレーム5のカム溝51から脱落する可能性がある。
そこで、本実施例のバルブモジュールにおいては、第2バルブ2のバタ付きを防止(抑制)して、カムフレーム5のカム溝51からのローラ10の脱落を防止(抑制)するという目的で、リンクレバー8が当接して第2バルブ2を全閉位置で保持するストッパ(バルブ保持手段)81を設けている。このストッパ81は、モータハウジング37の内壁面に一体的に設けられている。この場合、モータハウジング37の形状変更のみで対応できるので、コストアップを抑えることができる。
また、第2バルブ2は、リンクレバー8がストッパ81に当接してこれ以上の全閉方向の回転が規制されることで、エンジン振動、吸気脈動圧(または排気脈動圧)に対してバタ付かなくなる。したがって、リンクレバー8のローラ10の、カムフレーム5のカム溝51からの脱落を防止することができる。これにより、カムプレートとリンクレバー8との動作信頼性を向上することができる。
なお、第2バルブ2または回転軸12に直接当接して、第2バルブ2または回転軸12をストッパ等のバルブ保持手段により回転動作を規制するようにしても良い。
[変形例]
本実施例では、本発明の内燃機関の排気装置(排気ガス循環装置)を、低圧ループEGRシステムのバルブモジュール(低圧EGR制御弁と吸気絞り弁とのバルブユニットを含む)に適用しているが、本発明の内燃機関の排気装置(排気ガス循環装置)を、高圧ループEGRシステムのバルブモジュール(高圧EGR制御弁とスロットル弁とのバルブユニットを含む)に適用しても良い。
本実施例では、本発明の内燃機関の排気装置を、排気ガス循環装置のバルブモジュールに適用しているが、本発明の内燃機関の排気装置を、ターボチャージャのタービンを迂回するバイパス流路を開閉するウェイストゲートバルブと、タービンに導入される排気ガスの流量を調整する排気流量制御バルブ(または流路切替バルブ)とを備えたバルブモジュールに適用しても良い。
本実施例では、カムプレートのカムフレーム5のカム溝51の形成方向の他端側を削除(切除)しているが、カムプレートのカムフレーム5のカム溝51の形成方向の一端側を削除(切除)しても良い。
本実施例では、2つの第1、第2バルブ1、2を開閉動作させるアクチュエータ(バルブ駆動装置)を、モータMおよび減速機構を備えた電動アクチュエータによって構成したが、2つの第1、第2バルブ1、2を開閉動作させるアクチュエータを、電磁式または電動式負圧制御弁を備えた負圧作動式アクチュエータや、コイルを含む電磁石を備えた電磁式アクチュエータによって構成しても良い。
また、自動車等の車両に搭載される内燃機関(例えば走行用エンジン)として、ディーゼルエンジンだけでなく、ガソリンエンジンを用いても良い。また、内燃機関(エンジン)として、多気筒エンジンだけでなく、単気筒エンジンを用いても良い。
本実施例では、第1導入流路(第1流路)21の内部を排気ガス(EGRガス)が流通し、第2導入流路(第2流路)22の内部を吸入空気が流通するように構成しているが、第1導入流路(第1流路)21の内部を吸入空気が流通し、第2導入流路(第2流路)22の内部を排気ガスが流通するように構成しても良い。この場合、第1流路を流れる吸入空気(の流量)を開閉動作により制御する第1バルブが吸気絞り弁の弁体となり、また、第2流路を流れる排気ガス(の流量)を開閉動作により制御する第2バルブが低圧EGR制御弁の弁体となる。
M モータ
1 第1バルブ
2 第2バルブ
3 バルブハウジング
4 カムプレート(カム部材)のカムベース
5 カムプレート(カム部材)のカムフレーム
6 カムフレームの外側カム突出片
7 カムフレームの内側カム突出片
8 リンクレバー(リンク部材)
9 ピボットピン(リンク部材の支軸)
10 ローラ
11 第1バルブの回転軸
12 第2バルブの回転軸
14 モータギヤ(減速機構)
15 中間ギヤ(減速機構)
16 最終ギヤ(減速機構)
21 第1導入流路(第1流路)
22 第2導入流路(第2流路)
23 合流部
24 連通流路
51 カムプレート(カム部材)のカム溝
52 カム溝の円弧溝
53 カム溝の円弧溝
61 外側カム突出片(カム溝)の開放端部(自由端部)
62 内側カム突出片(カム溝)の開放端部(自由端部)
81 ストッパ(バルブ保持手段)

Claims (13)

  1. (a)2つの第1、第2流路を1つの流路に合流させる合流部を有するハウジングと、 (b)このハウジングの内部に回転自在に収容されて、前記2つの第1、第2流路をそれぞれ開閉する2つの第1、第2バルブと、
    (c)これらの第1、第2バルブを駆動する動力源であるモータ、およびこのモータの出力軸の回転を減速する減速機構を有するアクチュエータと、
    (d)前記2つの第1、第2バルブのうちの一方の第1バルブを連動可能となるように連結し、前記減速機構から前記モータの動力を受けて回転するカム部材と、
    (e)前記2つの第1、第2バルブのうちの他方の第2バルブを連動可能となるように連結し、前記カム部材を介して前記モータの動力を受けて回転するリンク部材と
    を備え、
    前記2つの第1、第2流路のうちの少なくとも一方の流路が内燃機関の排気通路に連通するように構成した内燃機関の排気装置において、
    前記減速機構は、前記モータの出力軸に一体回転可能に連結されたモータギヤ、このモータギヤと噛み合って回転する中間ギヤ、およびこの中間ギヤと噛み合って回転する最終ギヤを有し、
    前記カム部材は、前記最終ギヤと一体回転可能に設置されて、前記最終ギヤから前記モータの動力を受けて前記第1バルブと一体回転するカムベース、前記モータの動力を前記リンク部材へ伝えるカムフレーム、および前記カム部材の回転に連動して前記リンク部材を駆動するカム溝を有し、
    前記リンク部材は、前記カム溝に沿って案内されるローラを有し、
    前記カム溝は、前記カムフレームの内部に形成されており、
    前記カムフレームは、前記モータおよび前記モータギヤとオーバラップするオーバーラップ部の中で、少なくとも前記第2バルブの動作に不要な部分が削除(切除)されていることを特徴とする内燃機関の排気装置。
  2. 請求項1に記載の内燃機関の排気装置において、
    前記減速機構は、前記モータの出力軸に対して並列配置された中間ギヤ軸を有し、
    前記中間ギヤは、前記中間ギヤ軸の外周に回転自在に支持されていることを特徴とする内燃機関の排気装置。
  3. 請求項1または請求項2に記載の内燃機関の排気装置において、
    前記カムベースは、前記カム部材の回転中心部を有し、
    前記カムフレームは、前記カムベースよりも径方向外側で、且つ前記カム溝の形成方向の一端側から他端側へ向かって延びる外側カム突出片、および前記カムベースの外周部から前記カム溝の形成方向の他端側へ向かって延びる内側カム突出片を有していることを特徴とする内燃機関の排気装置。
  4. 請求項3に記載の内燃機関の排気装置において、
    前記カム溝は、前記外側カム突出片と前記カムベースとの間、および前記外側カム突出片と前記内側カム突出片との間に形成されていることを特徴とする内燃機関の排気装置。
  5. 請求項4に記載の内燃機関の排気装置において、
    前記外側カム突出片は、前記モータおよび前記モータギヤとオーバラップするオーバーラップ部全体が削除(切除)されていることを特徴とする内燃機関の排気装置。
  6. 請求項5に記載の内燃機関の排気装置において、
    前記外側カム突出片および前記内側カム突出片は、前記カム溝の形成方向の他端側に、前記カムフレーム外部に向けて開放された開放端部を有していることを特徴とする内燃機関の排気装置。
  7. 請求項6に記載の内燃機関の排気装置において、
    前記外側カム突出片の開放端部の位置は、前記内側カム突出片の開放端部の位置よりも前記カム溝の形成方向の一端側寄りに設定されていることを特徴とする内燃機関の排気装置。
  8. 請求項6または請求項7に記載の内燃機関の排気装置において、
    前記外側カム突出片の開放端部および前記内側カム突出片の開放端部は、前記第2バルブの全閉位置側で開放されていることを特徴とする内燃機関の排気装置。
  9. 請求項8に記載の内燃機関の排気装置において、
    前記第2バルブを全閉位置で保持するバルブ保持手段を備えたことを特徴とする内燃機関の排気装置。
  10. 請求項1ないし請求項9のうちのいずれか1つに記載の内燃機関の排気装置において、 前記カム溝は、曲率半径と曲率中心が異なる複数の円弧溝を組み合わせることで、前記カム部材の回転に対応して前記第1バルブと異なる動作パターンで前記第2バルブを回転駆動可能となるように形成されていることを特徴とする内燃機関の排気装置。
  11. 請求項1ないし請求項10のうちのいずれか1つに記載の内燃機関の排気装置において、
    前記カム溝は、前記第2バルブの動作パターンに対応した形状のカムプロフィールを有していることを特徴とする内燃機関の排気装置。
  12. 請求項1ないし請求項11のうちのいずれか1つに記載の内燃機関の排気装置において、
    前記リンク部材は、前記カム溝内に移動可能に挿入されて、前記ローラを介して前記カム部材から前記モータの動力を受ける支軸を有していることを特徴とする内燃機関の排気装置。
  13. 請求項1ないし請求項12のうちのいずれか1つに記載の内燃機関の排気装置において、
    前記内燃機関の排気ガスを吸入空気と混入して前記内燃機関へ還流させる排気ガス循環装置に適用したことを特徴とする内燃機関の排気装置。
JP2011039736A 2010-12-09 2011-02-25 内燃機関の排気装置 Pending JP2012177314A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011039736A JP2012177314A (ja) 2011-02-25 2011-02-25 内燃機関の排気装置
DE102011087189A DE102011087189A1 (de) 2010-12-09 2011-11-28 Abgasrückführungssystem
US13/308,717 US20120145134A1 (en) 2010-12-09 2011-12-01 Exhaust gas recirculation system
IT002203A ITMI20112203A1 (it) 2010-12-09 2011-12-02 Sistema a ricircolo di gas di scarico

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011039736A JP2012177314A (ja) 2011-02-25 2011-02-25 内燃機関の排気装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2012177314A true JP2012177314A (ja) 2012-09-13

Family

ID=46979313

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011039736A Pending JP2012177314A (ja) 2010-12-09 2011-02-25 内燃機関の排気装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2012177314A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015059506A (ja) * 2013-09-19 2015-03-30 株式会社デンソー バルブ装置
DE102014116974A1 (de) 2013-11-22 2015-05-28 Denso Corporation EGR-Steuerventilvorrichtung
JP2016098719A (ja) * 2014-11-20 2016-05-30 株式会社デンソー バルブユニット
KR101948520B1 (ko) 2017-06-16 2019-02-15 이래에이엠에스 주식회사 일체형 배압 및 egr 밸브 모듈

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58179530U (ja) * 1982-05-21 1983-12-01 株式会社ボッシュオートモーティブ システム レバ−装置
JP2005146915A (ja) * 2003-11-12 2005-06-09 Komatsu Zenoah Co 伝導結合機構
JP2010090876A (ja) * 2008-10-10 2010-04-22 Denso Corp 排気ガス還流装置
JP2010190116A (ja) * 2009-02-18 2010-09-02 Denso Corp 低圧egr装置
JP2010265923A (ja) * 2009-05-12 2010-11-25 Denso Corp バルブ装置
JP2011032929A (ja) * 2009-07-31 2011-02-17 Denso Corp 低圧egr装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58179530U (ja) * 1982-05-21 1983-12-01 株式会社ボッシュオートモーティブ システム レバ−装置
JP2005146915A (ja) * 2003-11-12 2005-06-09 Komatsu Zenoah Co 伝導結合機構
JP2010090876A (ja) * 2008-10-10 2010-04-22 Denso Corp 排気ガス還流装置
JP2010190116A (ja) * 2009-02-18 2010-09-02 Denso Corp 低圧egr装置
JP2010265923A (ja) * 2009-05-12 2010-11-25 Denso Corp バルブ装置
JP2011032929A (ja) * 2009-07-31 2011-02-17 Denso Corp 低圧egr装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015059506A (ja) * 2013-09-19 2015-03-30 株式会社デンソー バルブ装置
DE102014116974A1 (de) 2013-11-22 2015-05-28 Denso Corporation EGR-Steuerventilvorrichtung
JP2016098719A (ja) * 2014-11-20 2016-05-30 株式会社デンソー バルブユニット
KR101948520B1 (ko) 2017-06-16 2019-02-15 이래에이엠에스 주식회사 일체형 배압 및 egr 밸브 모듈

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20120145134A1 (en) Exhaust gas recirculation system
US9145841B2 (en) Low-pressure exhaust gas recirculation system
JP5287953B2 (ja) 低圧egr装置
JP4661668B2 (ja) バルブ開閉制御装置
JP4640484B2 (ja) 排気ガス還流装置
JP4924741B2 (ja) バルブ駆動装置
US8065992B2 (en) Valve arrangement for an exhaust gas recirculation device
JP2013044309A (ja) 内燃機関の制御装置
JP2011043218A (ja) 流体制御弁
JP5699662B2 (ja) 内燃機関の排気装置
JP5170191B2 (ja) 低圧egr装置
JP2012122425A (ja) 排気ガス循環装置
JP2012177314A (ja) 内燃機関の排気装置
JP5299390B2 (ja) ターボチャージャ
JP2007132310A (ja) 排気ガス再循環装置の排気ガス冷却装置
JP6040903B2 (ja) 流体制御弁
US20060027271A1 (en) Valve in the region of an internal combustion engine
JP2013096305A (ja) 排気ガス制御弁、およびその組付方法
JP6040918B2 (ja) Egrバルブ装置
JP2010242972A (ja) バルブ開閉制御装置
US9708970B2 (en) Housing for turbocharger
JP5742538B2 (ja) 内燃機関の排気装置
JP4793290B2 (ja) 流体制御弁
JP2009002325A (ja) 流体制御弁
JP2013096266A (ja) 内燃機関

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120613

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130131

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130205

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20130604